RCA Clean — это стандартный набор этапов очистки пластин, которые необходимо выполнить перед этапами высокотемпературной обработки ( окисление , диффузия , CVD ) кремниевых пластин при производстве полупроводников .
Вернер Керн разработал базовую процедуру в 1965 году, работая на RCA, Радиокорпорацию Америки . [1] [2] [3] Он включает в себя следующие химические процессы, выполняемые последовательно:
Вафли готовят путем замачивания их в деионизированной воде . При сильном загрязнении (видимые остатки) может потребоваться предварительная очистка в растворе пираньи . Между каждым этапом пластины тщательно промывают деионизированной водой. [2]
В идеале описанные ниже шаги выполняются путем погружения пластин в растворы, приготовленные в сосудах из плавленого кварца или плавленого кварца ( нельзя использовать посуду из боросиликатного стекла , так как ее примеси выщелачиваются и вызывают загрязнение ) . Аналогичным образом рекомендуется использовать химические вещества электронного качества (или «КМОП-класса»), чтобы избежать примесей, которые могут повторно загрязнить пластину. [2]
Первый шаг (называемый SC-1, где SC означает «Стандартная очистка») выполняется с использованием раствора (соотношения могут различаться) [2]
при 75 или 80 °C [1] обычно в течение 10 минут. Эта смесь основы и пероксида удаляет органические остатки. Частицы также очень эффективно удаляются, даже нерастворимые, поскольку SC-1 изменяет дзета-потенциал поверхности и частиц и заставляет их отталкиваться. [4] Эта обработка приводит к образованию тонкого слоя диоксида кремния (около 10 ангстрем) на поверхности кремния, а также определенной степени металлических загрязнений (особенно железа ), которые будут удалены на последующих этапах.
Необязательный второй шаг (для голых кремниевых пластин) — это кратковременное погружение в водный раствор HF ( плавиковой кислоты ) в соотношении 1:100 или 1:50 при температуре 25 °C примерно на пятнадцать секунд, чтобы удалить тонкий оксидный слой и некоторые фракция ионных примесей. Если этот этап выполняется без материалов сверхвысокой чистоты и сверхчистых контейнеров, это может привести к повторному загрязнению, поскольку голая поверхность кремния очень реакционноспособна. В любом случае последующий этап (SC-2) растворяет и восстанавливает оксидный слой. [2]
Третий и последний шаг (называемый SC-2) выполняется с решением (соотношения могут различаться) [2]
при 75 или 80 °C, обычно в течение 10 минут. Эта обработка эффективно удаляет оставшиеся следы металлических (ионных) загрязнений, некоторые из которых попали на этапе очистки SC-1. [1] Он также оставляет тонкий пассивирующий слой на поверхности пластины, который защищает поверхность от последующего загрязнения (оголый обнаженный кремний загрязняется немедленно). [2]
При условии, что очистка RCA выполняется с использованием химикатов высокой чистоты и чистой стеклянной посуды, в результате получается очень чистая поверхность пластины, пока пластина все еще погружена в воду. Этапы ополаскивания и сушки должны выполняться правильно (например, проточной водой), поскольку поверхность может быть легко повторно загрязнена органическими веществами и твердыми частицами, плавающими на поверхности воды. Для эффективного промывания и сушки пластины можно использовать различные процедуры. [2]
Первым шагом в процессе очистки ex situ является ультразвуковое обезжиривание пластины в трихлорэтилене , ацетоне и метаноле . [5]